四川都江堰市水机关沟泥石流应急勘查评价

李和学，白光宇，简明，王凤霞，张子乾

(1.河北省地矿局第四水文工程地质大队，河北沧州 061000;2.中国地质环境监测院，北京 100081)

四川都江堰市水机关沟泥石流应急勘查评价

李和学1，白光宇2，简明1，王凤霞1，张子乾1

(1.河北省地矿局第四水文工程地质大队，河北沧州 061000;2.中国地质环境监测院，北京 100081)

2008年“5.12”四川汶川大地震发生后，导致灾区地质灾害危险性、易发性大大增强，严重影响周边居民的生命财产安全，部分重大地质灾害隐患点险情紧迫、危害巨大、严重影响到灾后恢复重建工作，需做应急勘查评价。都江堰市水机关沟泥石流灾害隐患点是其中之一。本文介绍了该条泥石流沟的地质环境，对泥石流的成因、易发程度、活动强度作了分析，并对该泥石流活动的危险性和危害性做了预测评估。

四川汶川地震;泥石流灾害;应急勘查;评价

2008年5月12日14 时28分汶川大地震，地表破裂，大量建筑物倒塌，山体滑坡，道路损毁，数万同胞遇难，几十万人受伤。笔者参加了位于汶川地震影响区中的四川都江堰市水机关沟泥石流灾害的应急勘查评价工作，现将有关内容予以总结。

1 灾害体概述

水机关沟位于都江堰市紫坪铺镇西南约1km处，距离汶川5.12地震震中映秀镇9km。总流域面积约1.81km2，主沟道长13.16km。该泥石流沟为潜在泥石流沟，易发程度原本为低频。由于受汶川“5.12”地震影响，增加了泥石流发生的可能性。

水机关沟谷及沟道两侧零星分布有居民住户。地震前，水机关沟中上游部分地段做过简单治理，修建了简易浆彻石拦挡坝，地震中受到了一定的破环，防灾能力降低。地震后，上游出现大量崩塌和较大规模滑坡，沟道雍塞严重。一旦遇暴雨易产生泥石流灾害，直接威胁沟道及两侧人民群众生命财产安全。

2 自然条件

2.1 地形地貌

都江堰市地处成都平原西北部与川西北高山高原的过渡地带市域内地势西北高、东南低，中部形成以紫坪铺镇为中心的东北、西南向的条带状地质灾害高易发区，分布有大量崩滑流地质灾害［1］。

水机关沟泥石流勘查区位于岷江右岸，地貌形态属于构造侵蚀的中低山－河谷平坝地貌。流域总体呈北东—南西向，西南侧最高点海拔1600m，北东最低点海拔750m，相对高差850m。水机关沟全长2.67km。沟谷整体呈“V—U”字型，宽窄变化较大。根据沟谷形态特征，可将该沟分为主沟、1号支沟及2号支沟(图1)。主沟按特征可分为主沟干段和支段，平均沟床纵比降约26.2‰。总体看1号支沟坡降最大、主沟次之，2号支沟相对平缓，水机关沟床情况见表1。

根据泥石流物源汇入特征及泥石流运动特征，可将该沟泥石流分为形成区、流通区。形成区以物源汇入为主，流通区以物源运移为主，但仍有少量物源汇入。由于水机关沟出口便为岷江河，无堆积区［2］。

形成区是泥石流物源的主要汇集区。该区处于沟谷流域上游区域，包括主沟上游部分及1、2号支沟。形成区面积约占整个流域面积的3/5，约1.08km2;沟谷长度3.28km，相对高差480m，沟谷纵坡降平均大于300‰。

流通区分布于泥石流沟主沟中下段，地势相对较低。流通区面积约占整个流域面积的2/5，约0.73km2。主干沟长1.18km，平均纵坡195‰，沟底大部分地段为卵砾块石，沟岸两侧局部有基岩出露;流通区上段沟谷相对开阔，沟床相对20～40m，下游段(213国道北)较狭窄，沟床宽度一般10～30m，两侧山体坡度一般40°～60°，植被覆盖率好。

2.2 地质条件

水机关沟流域范围主要出露地层为三叠系(T3x)砂岩、泥岩和第四系冲洪积层(Qal+pl4)、残坡积层(Q4el+dl)、崩积层(Q4col)、滑坡堆积层(Q4del)碎石土地层组成。

水机关沟区域地质构造复杂，断裂发育，新构造运动表现为区域性地壳急剧上升并伴随断裂活动，在上升中有短暂间歇，上升幅度随时间推移递减。

场地受龙门山地震带的波及影响，根据《中国地震基本烈度区划图》，龙门山地区地震基本烈度为Ⅷ度区，山前盆地区地震基本烈度为8度。2008年5 月12日发生汶川地震，对该区影响强烈。

图1 四川汶川水机关沟流域泥石流地貌分区

图2 水机关沟沟床纵剖面图

2.3 气候

水机关沟流域属于中亚热带湿润季风气候区，雨量充沛，年均降雨量1134.8mm，主要集中在5～9月，占年降雨量80%，由于山区地形复杂，往往形成局部性的强暴雨天气，是导致泥石流暴发的主要原因之一。

根据四川省水文手册查得，水机关沟年最大24h、6h、1h、10min雨量及设计频率的时段雨量和设计频率的暴雨雨力详见表2。

2.4 人类活动

水机关沟内主要人类工程活动为开荒伐木。开荒伐木可能破坏区内原有的生态环境，造成水土流失，导致斜坡稳定性降低，斜坡、沟道松散体固体物质储量增大，为泥石流的爆发提供充足的固体物源。沟内近期有探矿(煤)活动，多为露天探挖，形成一定的环境破坏。探(采)矿不合理的堆放物质易形成泥石流松散物源。因此，若该沟今后进行煤田开采，必须遵守相应的法律法规，禁止滥采滥挖，以防诱发不良地质灾害。

表2 水机关沟不同时段及设计频率雨量和暴雨雨力

3 泥石流的成因要素分析

水机关沟流域地貌以低山、河谷平坝地貌为主，地形平面形态呈树叶状，周边山峰林立，岸坡陡峻，支沟较发育。由于沟谷纵向较长，有利于松散固体物源、雨水及地表水的汇集，同时沟谷两侧山坡地形较陡，沟床具备一定的纵比降，为泥石流的形成提供了地形地貌条件。

该沟地处龙门山地区，地质构造复杂，断裂发育，岩体破碎较严重，在人类活动及地震作用下常常形成滑坡、崩塌地质灾害，大量松散物质堆积于沟床及两侧。据统计，沟谷内松散物源静储量约6.4×104m3，其中崩滑堆积松散物0.35×104m3，沟床堆积物0.11 ×104m3，可能参与泥石流活动的动储量约2.37× 104m3，为泥石流形成提供了充足的固体物源。

强降雨产生的洪流易在狭窄陡深的沟谷中产生强大的动能，为泥石流的产生提供了水动力条件。

受“5.12”地震影响，水机关沟中大量松散固体物质下滑到沟床两侧或者直接堵断主沟道，形成了小的堰塞体，在强降雨或震害等内外力作用下，一旦溃坝，流量将会突然巨增，携带溃决处的大量松散固体物质，形成泥石流。

据此，水机关沟潜在泥石流一旦遇到暴雨或地震有可能造成泥石流灾害，应对其做进一步评价。

4 泥石流的活动特性评价

4.1 泥石流易发程度分析

泥石流沟的综合评判包括两个内容:一是根据泥石流的客观条件(变量)，即泥石流沟的判别因素判别其是否为泥石流沟。二是对判定属于泥石流的河沟，依据判别因素的量级，评定其在一定的暴雨激发下泥石流活动的规模和强度，即易发(严重)程度［3－5］。目前易发程度的数量化综合评判一般选用有代表性15项因素进行计分，打分方法是现场评价取值法，按总分值来评判，数量化综合评判等级标准见表3，数量化综合评判分级表参见表4。根据表4内容，该沟的易发程度总分83分，1、2号沟按以上方法打分为87和80分，1号沟属于轻度易发泥石流沟2号沟为低易发泥石流沟。属于低易发泥石流沟。

表3 泥石流沟易发程度数量化综合评判等级标准表

4.2 泥石流活动强度

泥石流活动强度按表5判别。据此，综合判定水机关沟泥石流活动强度为弱。

5 泥石流危害程度分析与预测

5.1 泥石流的活动危险性评估

水机沟泥石流为暴雨型泥石流，其活动的危险程度或灾害发生机率的判别式如下:

活动危险程度或灾害发生机率(D)=泥石流致灾能力(F)/受灾体的承(抗)灾能力(E)。

当D＜1时，受灾体处于安全工作状态，成灾可能性小;

D＞1时，受灾体处于危险工作状态，成灾可能性大;

D=1，受灾体处于灾变的临界工作状态，成灾与否的机率各占50%，要警惕可能成灾部分。

泥石流的综合致灾能力(F)按表5中四因素分级量化总分值判别:

当F=16～13时，综合致灾能力很强;

F=12～10，综合致灾能力强;

F=9～7，综合致灾能力较强;

F=6～4，综合致灾能力弱。

表6中，打“★”为水机关沟泥石流勘查符合的选项，判定结果，F=9，泥石流综合致灾能力较强。

表4 泥石流沟易发程度和流域环境动态因素数量化评判分级表

表5 泥石流活动强度判别表

表6 致灾体的综合致灾能力分级量化表

受灾体(建筑物)的综合承(抗)灾能力E按表6 中4因素分别量化后，以总分值判别:

当E=4～6时，综合承(抗)灾能力很差;

E=7～9，综合承(抗)灾能力差;

E=10～12，综合承(抗)灾能力较好;

E=13～16，综合承(抗)灾能力好。

表7中，打“★”为本次泥石流勘查符合的选项。判定结果E=9，受灾体的承(抗)灾能力。

表7 受灾体(建筑物)的综合承(抗)灾能力分级量化表

根据上述F、E值，计算水机关沟泥石流活动危险程度或灾害发生机率D=1，表明受灾体处于灾变的临界状态，成灾与否机率各占50%，要警惕可能成灾部分［4］。

5.2 泥石流潜在危险性预测评估

泥石流危险性预测评估根据受威胁人数或可能造成的经济损失，可分为特大型、大型、中型、小型四个潜在危险性等级(表8)，“★”为本次泥石流勘查符合的选项。

由于水机关沟上中游沿沟道两侧及中游泥石流活动危险区有当地村民住户及213国道，随着社会经济发展，人口会不断增加，潜在泥石流直接威胁人数或直接经济损失将可能增加。按泥石流预测评估标准衡量，水机关沟泥石流危险性预测评估潜在危险性等级为小型。

表8 泥石流潜在危险性分级表

5.3 泥石流发展趋势

在“5.12”特大地震后，水机关沟流域内发生多处崩塌，存在充足松散物源，松散物质储量大于6.4 ×104m3，可能参与泥石流活动的动储量约2.37× 104m3，其潜在危险性等级为小型。区内多大暴雨，在强降雨作用下，可能形成突发性泥石流灾害，危害沟道内及两侧居民生命财产安全。

6 结束语

(1)通过野外调查、测量、水文地质与工程地质测绘、现场颗分、容重试验、钻探、井探及槽探等综合手段，查明泥石流形成的地质环境条件、成因、类型、活动状况、危害性及岩土体的物理力学性质等特征。

(2)四川省地区泥石流沟的评判和防治，不能简单地依靠传统的、历史的数据资料，应充分考虑和重视汶川“5.12”地震的影响，采用多项因素并结合现场实地调查的基础上综合评分判别。

(3)加强该地区地质灾害隐患点的监测和预警预报，在大规模泥石流来临之前，及时发布预警预报，采取相应对策，以尽量减少损失。

［1］四川省地质调查院.四川省都江堰市地质灾害调查与区划报告［R］.2005.

［2］河北省地矿局第四水文工程地质大队.四川省都江堰市水机关沟泥石流应急勘查报告［R］.2009.

［3］谭炳炎.泥石流沟严重程度的数量化综合评判［J］.铁道工程学报，1986(4):49－56.

［4］DZ/T0220—2006，泥石流灾害防治工程勘查规范［S］.

［5］DB50－143－2003，地质灾害防治工程勘察规范［S］.

1003－8035(2010)03－0129－05

P642.23

B

2010－06－18;

2010－07－10

李和学(1976－)，男，本科，水文工程地质专业，工程师，目前主要从事水工环方面的研究。

E－mail:swsdcgz@163.com